1、超大规模集成电路分析与设计超大规模集成电路分析与设计VLSI Analysis and Design主讲： 张冉Email： 教材（教材（ I）书名： 超大规模集成电路设计导论出版社 ： 清华大学出版社作者： 蔡懿慈，周强 编著参考教材（参考教材（ II） CMOS超大规模集成电路设计（第 3版） 出版社：中国电力出版社作 者： 维斯特（美），哈里斯（美） 超大规模集成电路与系统导论 出版社：电子工业出版社作 者： John P. Uyemura Verilog HDL入门（第 3版） 出版社：北京航空航天大学出版社作 者：巴斯克（美）Modern VLSI Design: Systems o
2、n Chip（ 3rd Ed）出版社： 辞学出版社作 者： Wayne WolfISBN: 0-13-011076-0教学与考试安排教学与考试安排课程要求（ 1）掌握微结构、电路单元、模型、参数、 CAD过程（ 2）实际分析典型电路，加深设计 “ 概念 ” 的理解教学时间安排第 4-15周，每周 2下午 7-8节、周 4上午 3-4节成绩考核考试（ 70%） +课外作业（ 30%）课程介绍（课程介绍（ I）VLSI system 特点 规模大（时序、控制复杂）、实体小（线条单元小）、速度快（频率）、功耗小 技术范围：集成电路、热学、静电学、拓扑学、系统控制、非线性电路等 主要相关技术：微电子半
3、导体、电路与系统、计算机 CAD MOS结构为主体VLSI分析和 设计与其他课程的区别 VLSI课 程是硅片上基于千万个微 细 晶体管 结 构 组 合的 电 路技 术课 程 电 子技 术课 PCB上的 电 路 课 程总 之，是解决 模型 、 调试 、 仿真 、 综 合 的技 术问题专业英语专业英语 Very-large-scale-integration (VLSI) is defined as a technology that allows the construction and interconnection of large numbers (millions) of transis
4、tors on a single integrated circuit. Integrated Circuit is a collection of one or more gates fabricated on a single silicon chip. Wafer is a thin slice of semiconductor material on which semiconductor devices are made. Also called a slice or substrate. Chip is a small piece of semiconductor material
5、 upon which miniaturized electronic circuits can be built. Die is an individual circuit or subsystem that is one of several identical chips that are produced after dicing up a wafer.1.1 集成电路的发展集成电路的发展 (1)Moores Law （摩尔定律）“The number of transistors per chip would grow exponentially (double every 18 m
6、onths)”. （ by Gordon Moore, Intel 1965 ）1.1 集成电路的发展集成电路的发展 (2)集成度是集成电路发展水平的一个重要标志1.1 集成电路的发展集成电路的发展 (3)1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012最小线宽 /mm 0.25 0.18 0.15 0.13 0.10 0.07 0.05DRAM 容量 256MB 1GB 未定 4GB 16GB 64GB 256GB每片晶体管数/10611 21 40 76 200 520 1400芯片尺寸 /mm2 300 340 385 430 520 620 720频率 /MHz 7
7、50 1200 1400 1600 2000 2500 3000金属化层数 6 6-7 7 7 7-8 8-9 9最低供电电压 1.8-2.5 11.5-1.8 1.2-1.5 1.2-1.5 0.9-1.2 0.6-0.9 0.5-0.6最大晶圆直径 200mm 300mm 300mm 300mm 300mm 450mm 450mm特征尺寸 (Feature size)：通常是指集成电路中半导体器件的最小尺度，如 MOS晶体管的栅极长度。通常用特征尺寸来衡量集成电路的制造工艺水平。特征尺寸越小，芯片的集成度越高、速度越快、性能越好。 微米、亚微米、深亚微米、超深亚微米 。1.1 集成电路的发
8、展集成电路的发展 (4)Technology Number of gates/transistors per chipYearSSI 少于 100 60sMSI 100-1000 70sLSI 1000-10万 80sVLSI 10-1000万 90sULSI 1000万以上 2000The advances in the integration techniques can be attributed directly to : (1) Advances in photolithography techniques (光刻技术 )(2) New designs of semiconductor devices(3) Newer methods of metallization （ Cu）(4) Newer materials (低 K介电材料， SOI)
